लगभग हर असेंबली प्रक्रिया को कई तरीकों से अंजाम दिया जा सकता है। निर्माता या इंटीग्रेटर द्वारा सर्वोत्तम परिणामों के लिए चुना गया विकल्प आमतौर पर वह होता है जो किसी सिद्ध तकनीक को किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के अनुरूप बनाता है।
ब्रेज़िंग एक ऐसी ही प्रक्रिया है। ब्रेज़िंग एक धातु जोड़ने की प्रक्रिया है जिसमें दो या दो से अधिक धातु भागों को पिघलाई गई फिलर धातु को जोड़ में प्रवाहित करके जोड़ा जाता है। फिलर धातु का गलनांक आसन्न धातु भागों की तुलना में कम होता है।
ब्रेज़िंग के लिए ऊष्मा टॉर्च, भट्टियों या इंडक्शन कॉइल द्वारा प्रदान की जा सकती है। इंडक्शन ब्रेज़िंग के दौरान, एक इंडक्शन कॉइल एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जो सब्सट्रेट को गर्म करके फिलर धातु को पिघला देता है। इंडक्शन ब्रेज़िंग बढ़ती संख्या में असेंबली अनुप्रयोगों के लिए सर्वोत्तम विकल्प साबित हो रहा है।
विलॉबी, ओहियो स्थित 88 वर्षीय इंटीग्रेटर फ्यूजन इंक. के फील्ड और टेस्ट साइंस मैनेजर स्टीव एंडरसन ने कहा, “इंडक्शन ब्रेज़िंग टॉर्च ब्रेज़िंग से कहीं अधिक सुरक्षित, फर्नेस ब्रेज़िंग से तेज़ और दोनों से कहीं अधिक दोहराने योग्य है। फ्यूजन इंक. ब्रेज़िंग सहित विभिन्न असेंबली विधियों में विशेषज्ञता रखती है। उन्होंने आगे कहा, “इसके अलावा, इंडक्शन ब्रेज़िंग आसान है। अन्य दो विधियों की तुलना में, इसमें आपको केवल सामान्य बिजली की आवश्यकता होती है।”
कुछ वर्ष पूर्व, फ्यूजन ने धातु निर्माण और औजार बनाने के लिए 10 कार्बाइड बर्र असेंबल करने हेतु एक पूर्णतः स्वचालित छह-स्टेशन मशीन विकसित की। ये बर्र बेलनाकार और शंक्वाकार टंगस्टन कार्बाइड ब्लैंक को स्टील शैंक से जोड़कर बनाए जाते हैं। उत्पादन दर 250 पुर्जे प्रति घंटा है, और अलग पुर्जों की ट्रे में 144 ब्लैंक और टूल होल्डर रखे जा सकते हैं।
“चार-अक्षीय SCARA रोबोट ट्रे से एक हैंडल लेता है, उसे सोल्डर पेस्ट डिस्पेंसर के सामने रखता है और उसे ग्रिपर नेस्ट में लोड कर देता है,” एंडरसन बताते हैं। “फिर रोबोट ट्रे से ब्लैंक का एक टुकड़ा लेता है और उसे शैंक के सिरे पर रखता है जिससे उसे चिपकाया जाता है। इंडक्शन ब्रेज़िंग एक विद्युत कॉइल का उपयोग करके की जाती है जो दोनों भागों के चारों ओर लंबवत रूप से लिपटती है और सिल्वर फिलर धातु को 1,305°F के तरल तापमान तक गर्म करती है। बर्र घटक के संरेखित और ठंडा होने के बाद, इसे एक डिस्चार्ज चूट के माध्यम से बाहर निकाल दिया जाता है और आगे की प्रक्रिया के लिए एकत्र कर लिया जाता है।”
असेंबली के लिए इंडक्शन ब्रेज़िंग का उपयोग बढ़ रहा है, मुख्य रूप से इसलिए क्योंकि यह दो धातु भागों के बीच एक मजबूत जुड़ाव बनाता है और क्योंकि यह भिन्न-भिन्न सामग्रियों को जोड़ने में बहुत प्रभावी है। पर्यावरणीय चिंताएं, उन्नत तकनीक और गैर-पारंपरिक अनुप्रयोग भी विनिर्माण इंजीनियरों को इंडक्शन ब्रेज़िंग पर अधिक ध्यान देने के लिए मजबूर कर रहे हैं।
इंडक्शन ब्रेज़िंग का प्रचलन 1950 के दशक से है, हालांकि इंडक्शन हीटिंग (विद्युतचुंबकत्व का उपयोग) की अवधारणा की खोज इससे एक सदी पहले ब्रिटिश वैज्ञानिक माइकल फैराडे ने की थी। ब्रेज़िंग के लिए ऊष्मा के पहले स्रोत के रूप में हैंड टॉर्च का उपयोग किया जाता था, जिसके बाद 1920 के दशक में भट्टियों का उपयोग शुरू हुआ। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, भट्टी-आधारित विधियों का उपयोग कम श्रम और लागत के साथ बड़ी मात्रा में धातु के पुर्जों के निर्माण के लिए अक्सर किया जाता था।
1960 और 1970 के दशक में एयर कंडीशनिंग की उपभोक्ता मांग ने इंडक्शन ब्रेज़िंग के लिए नए अनुप्रयोगों को जन्म दिया। वास्तव में, 1970 के दशक के उत्तरार्ध में एल्यूमीनियम की बड़े पैमाने पर ब्रेज़िंग के परिणामस्वरूप आज के ऑटोमोटिव एयर कंडीशनिंग सिस्टम में पाए जाने वाले कई घटक बने।
“टॉर्च ब्रेज़िंग के विपरीत, इंडक्शन ब्रेज़िंग गैर-संपर्क प्रक्रिया है और इससे ज़्यादा गरम होने का खतरा कम हो जाता है,” एम्बरेल कॉर्प के बिक्री प्रबंधक रिक बॉश ने TEST.temperature में बताया।
एल्डेक एलएलसी के बिक्री और संचालन प्रबंधक ग्रेग हॉलैंड के अनुसार, एक मानक इंडक्शन ब्रेज़िंग सिस्टम में तीन घटक होते हैं। ये हैं पावर सप्लाई, इंडक्शन कॉइल वाला वर्किंग हेड और कूलर या कूलिंग सिस्टम।
विद्युत आपूर्ति को वर्क हेड से जोड़ा जाता है और कॉइल को जोड़ के चारों ओर फिट होने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया जाता है। इंडक्टर ठोस छड़ों, लचीली केबलों, मशीनीकृत बिलेट या तांबे के पाउडर मिश्र धातुओं से 3D प्रिंट किए जा सकते हैं। हालांकि, आमतौर पर इसे खोखले तांबे के ट्यूब से बनाया जाता है, जिसमें कई कारणों से पानी बहता है। एक कारण यह है कि ब्रेज़िंग प्रक्रिया के दौरान पुर्जों द्वारा परावर्तित गर्मी को कम करके कॉइल को ठंडा रखा जाता है। बहता पानी प्रत्यावर्ती धारा की निरंतर उपस्थिति और परिणामस्वरूप अप्रभावी ऊष्मा स्थानांतरण के कारण कॉइल में गर्मी के जमाव को भी रोकता है।
“कभी-कभी जंक्शन में एक या अधिक बिंदुओं पर चुंबकीय क्षेत्र को मजबूत करने के लिए कॉइल पर फ्लक्स कंसंट्रेटर लगाया जाता है,” हॉलैंड बताते हैं। “ऐसे कंसंट्रेटर लैमिनेट प्रकार के हो सकते हैं, जिनमें पतले विद्युत स्टील को कसकर एक साथ रखा जाता है, या फेरोमैग्नेटिक ट्यूब हो सकते हैं जिनमें पाउडर फेरोमैग्नेटिक पदार्थ और उच्च दबाव में संपीड़ित डाइइलेक्ट्रिक बॉन्ड होते हैं। दोनों में से किसी का भी उपयोग करने से लाभ यह है कि यह जोड़ के विशिष्ट क्षेत्रों में अधिक ऊर्जा को तेजी से पहुंचाकर चक्र समय को कम करता है, जबकि अन्य क्षेत्रों को ठंडा रखता है।”
इंडक्शन ब्रेज़िंग के लिए धातु के पुर्जों को रखने से पहले, ऑपरेटर को सिस्टम की आवृत्ति और पावर स्तरों को ठीक से सेट करना आवश्यक है। आवृत्ति 5 से 500 किलोहर्ट्ज़ तक हो सकती है, आवृत्ति जितनी अधिक होगी, सतह उतनी ही तेज़ी से गर्म होगी।
बिजली आपूर्ति करने वाली मशीनें अक्सर सैकड़ों किलोवाट बिजली पैदा करने में सक्षम होती हैं। हालांकि, हथेली के आकार के एक हिस्से को 10 से 15 सेकंड में जोड़ने के लिए केवल 1 से 5 किलोवाट बिजली की आवश्यकता होती है। तुलनात्मक रूप से, बड़े हिस्सों को जोड़ने के लिए 50 से 100 किलोवाट बिजली की आवश्यकता हो सकती है और इसमें 5 मिनट तक का समय लग सकता है।
“सामान्य नियम के अनुसार, छोटे घटक कम बिजली का उपयोग करते हैं, लेकिन उन्हें 100 से 300 किलोहर्ट्ज़ जैसी उच्च आवृत्तियों की आवश्यकता होती है,” बॉश ने कहा। “इसके विपरीत, बड़े घटकों को अधिक बिजली और कम आवृत्तियों की आवश्यकता होती है, जो आमतौर पर 100 किलोहर्ट्ज़ से कम होती हैं।”
धातु के पुर्जों का आकार चाहे जो भी हो, उन्हें कसने से पहले सही स्थिति में रखना आवश्यक है। आधार धातुओं के बीच पर्याप्त अंतराल बनाए रखना चाहिए ताकि भरने वाली धातु के प्रवाह के लिए उचित केशिका क्रिया हो सके। बट, लैप और बट-लैप जोड़ इस अंतराल को सुनिश्चित करने का सर्वोत्तम तरीका हैं।
पारंपरिक या स्व-स्थिरीकरण वाले उपकरण स्वीकार्य हैं। मानक उपकरण स्टेनलेस स्टील या सिरेमिक जैसी कम चालकता वाली सामग्री से बने होने चाहिए और घटकों को यथासंभव कम से कम स्पर्श करना चाहिए।
इंटरलाकिंग सीम, स्वैजिंग, डिप्रेशन या नर्ल्स वाले पार्ट्स को डिजाइन करके, यांत्रिक सहायता की आवश्यकता के बिना स्व-स्थिरीकरण प्राप्त किया जा सकता है।
इसके बाद जोड़ों को एमरी पैड या विलायक से साफ किया जाता है ताकि तेल, ग्रीस, जंग, पपड़ी और गंदगी जैसी अशुद्धियाँ हट जाएं। यह चरण पिघले हुए फिलर धातु की केशिका क्रिया को और बढ़ाता है, जिससे यह जोड़ की आसन्न सतहों से होकर गुजरता है।
पुर्जों को ठीक से बिठाने और साफ करने के बाद, ऑपरेटर जोड़ पर जॉइंट कंपाउंड (आमतौर पर पेस्ट) लगाता है। यह कंपाउंड फिलर मेटल, फ्लक्स (ऑक्सीकरण को रोकने के लिए) और एक बाइंडर का मिश्रण होता है जो पिघलने से पहले धातु और फ्लक्स को एक साथ बांधे रखता है।
ब्रेज़िंग में उपयोग होने वाली फिलर धातुएँ और फ्लक्स, सोल्डरिंग में उपयोग होने वाली धातुओं की तुलना में उच्च तापमान सहन करने के लिए तैयार की जाती हैं। ब्रेज़िंग के लिए उपयोग की जाने वाली फिलर धातुएँ कम से कम 842°F तापमान पर पिघलती हैं और ठंडा होने पर अधिक मजबूत हो जाती हैं। इनमें एल्युमीनियम-सिलिकॉन, तांबा, तांबा-चांदी, पीतल, कांस्य, सोना-चांदी, चांदी और निकल मिश्रधातु शामिल हैं।
इसके बाद ऑपरेटर इंडक्शन कॉइल को सही जगह पर लगाता है, जो कई तरह के डिज़ाइनों में उपलब्ध होती है। हेलिकल कॉइल गोलाकार या अंडाकार होती हैं और पार्ट को पूरी तरह से घेर लेती हैं, जबकि फोर्क (या चिमटी) कॉइल जोड़ के दोनों ओर स्थित होती हैं और चैनल कॉइल पार्ट से जुड़ जाती हैं। अन्य कॉइल में इनर डायमीटर (ID), ID/आउटर डायमीटर (OD), पैनकेक, ओपन और मल्टी-पोजीशन कॉइल शामिल हैं।
उच्च गुणवत्ता वाले ब्रेज़्ड कनेक्शनों के लिए एकसमान ऊष्मा आवश्यक है। इसके लिए, ऑपरेटर को यह सुनिश्चित करना होगा कि प्रत्येक इंडक्शन कॉइल लूप के बीच की ऊर्ध्वाधर दूरी कम हो और कपलिंग दूरी (कॉइल के बाहरी व्यास से आंतरिक व्यास तक की अंतर चौड़ाई) एकसमान बनी रहे।
इसके बाद, ऑपरेटर जोड़ को गर्म करने की प्रक्रिया शुरू करने के लिए बिजली चालू करता है। इसमें एक विद्युत स्रोत से एक प्रेरक में मध्यम या उच्च आवृत्ति वाली प्रत्यावर्ती धारा को तेजी से स्थानांतरित करना शामिल है ताकि उसके चारों ओर एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न हो सके।
चुंबकीय क्षेत्र जोड़ की सतह पर एक धारा उत्पन्न करता है, जिससे ऊष्मा उत्पन्न होती है और भराव धातु पिघल जाती है, जिससे वह प्रवाहित होकर धातु के भाग की सतह को गीला कर देती है और एक मजबूत बंधन बनाती है। बहु-स्थिति कॉइल का उपयोग करके, इस प्रक्रिया को एक साथ कई भागों पर किया जा सकता है।
प्रत्येक ब्रेज़्ड घटक की अंतिम सफाई और निरीक्षण की सलाह दी जाती है। कम से कम 120°F तक गर्म पानी से भागों को धोने से फ्लक्स के अवशेष और ब्रेज़िंग के दौरान बनी कोई भी परत हट जाएगी। फिलर धातु के जम जाने के बाद, लेकिन असेंबली के अभी भी गर्म होने पर, भाग को पानी में डुबो देना चाहिए।
भाग के प्रकार के आधार पर, न्यूनतम निरीक्षण के बाद गैर-विनाशकारी और विनाशकारी परीक्षण किए जा सकते हैं। गैर-विनाशकारी परीक्षण विधियों में दृश्य और रेडियोग्राफिक निरीक्षण, साथ ही रिसाव और अवरोधन परीक्षण शामिल हैं। सामान्य विनाशकारी परीक्षण विधियों में मेटलोग्राफिक, पील, टेन्साइल, शीयर, फटीग, ट्रांसफर और टॉर्शन परीक्षण शामिल हैं।
हॉलैंड ने कहा, "टॉर्च विधि की तुलना में इंडक्शन ब्रेज़िंग में शुरुआती पूंजी निवेश अधिक लगता है, लेकिन यह इसके लायक है क्योंकि इससे आपको अतिरिक्त दक्षता और नियंत्रण मिलता है।" "इंडक्शन में, जब आपको गर्मी की आवश्यकता होती है, तो आप बस बटन दबाते हैं। जब आपको गर्मी की आवश्यकता नहीं होती है, तब भी आप बटन दबाते हैं।"
एल्डेक इंडक्शन ब्रेज़िंग के लिए विभिन्न प्रकार के पावर सोर्स का निर्माण करती है, जैसे कि ECO LINE MF इंटरमीडिएट फ्रीक्वेंसी लाइन, जो प्रत्येक एप्लीकेशन के लिए सबसे उपयुक्त विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन में उपलब्ध है। ये पावर सप्लाई 5 से 150 kW तक की पावर रेटिंग और 8 से 40 Hz तक की फ्रीक्वेंसी में उपलब्ध हैं। सभी मॉडल पावर बूस्ट फीचर से लैस किए जा सकते हैं, जिससे ऑपरेटर 3 मिनट के भीतर 100% निरंतर ड्यूटी रेटिंग को अतिरिक्त 50% तक बढ़ा सकता है। अन्य प्रमुख विशेषताओं में पायरोमीटर तापमान नियंत्रण, तापमान रिकॉर्डर और इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर पावर स्विच शामिल हैं। इन उपभोज्य उपकरणों को कम रखरखाव की आवश्यकता होती है, ये शांत रूप से काम करते हैं, इनका आकार छोटा होता है और इन्हें वर्कसेल कंट्रोलर के साथ आसानी से एकीकृत किया जा सकता है।
कई उद्योगों में निर्माता पुर्जों को जोड़ने के लिए इंडक्शन ब्रेज़िंग का उपयोग तेजी से कर रहे हैं। बॉश ने ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस, चिकित्सा उपकरण और खनन उपकरण निर्माताओं को एम्बरेल इंडक्शन ब्रेज़िंग उपकरण के सबसे बड़े उपयोगकर्ताओं के रूप में इंगित किया है।
बॉश बताते हैं, "वजन कम करने की पहलों के कारण ऑटोमोटिव उद्योग में इंडक्शन ब्रेज़िंग द्वारा निर्मित एल्युमीनियम घटकों की संख्या लगातार बढ़ रही है। एयरोस्पेस क्षेत्र में, जेट ब्लेडों पर अक्सर निकल और अन्य प्रकार के घिसाव-रोधी पैड ब्रेज़ किए जाते हैं। दोनों उद्योग विभिन्न प्रकार के स्टील पाइप फिटिंग्स में भी इंडक्शन ब्रेज़िंग का उपयोग करते हैं।"
एम्ब्रेल के सभी छह ईज़ीहीट सिस्टम 150 से 400 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति रेंज में आते हैं और विभिन्न ज्यामितियों वाले छोटे पुर्जों की इंडक्शन ब्रेज़िंग के लिए आदर्श हैं। कॉम्पैक्ट मॉडल (0112 और 0224) 25 वाट के रिज़ॉल्यूशन के भीतर पावर कंट्रोल प्रदान करते हैं; LI सीरीज़ के मॉडल (3542, 5060, 7590, 8310) 50 वाट के रिज़ॉल्यूशन के भीतर कंट्रोल प्रदान करते हैं।
दोनों सीरीज में पावर सोर्स से 10 फीट तक की दूरी पर स्थित रिमूवेबल वर्क हेड होता है। सिस्टम के फ्रंट पैनल कंट्रोल प्रोग्रामेबल होते हैं, जिससे एंड यूजर चार अलग-अलग हीटिंग प्रोफाइल सेट कर सकता है, जिनमें से प्रत्येक में पांच टाइम और पावर स्टेप्स तक हो सकते हैं। रिमोट पावर कंट्रोल कॉन्टैक्ट या एनालॉग इनपुट, या वैकल्पिक सीरियल डेटा पोर्ट के माध्यम से उपलब्ध है।
फ्यूजन के बिजनेस डेवलपमेंट मैनेजर रिच कुकेलज बताते हैं, "इंडक्शन ब्रेज़िंग के लिए हमारे मुख्य ग्राहक ऐसे पुर्जों के निर्माता हैं जिनमें कुछ कार्बन होता है, या बड़े आकार के पुर्जे जिनमें लोहे का प्रतिशत अधिक होता है।" "इनमें से कुछ कंपनियां ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस उद्योगों को सेवाएं देती हैं, जबकि अन्य बंदूकें, कटिंग टूल असेंबली, प्लंबिंग टैप और ड्रेन, या पावर डिस्ट्रीब्यूशन ब्लॉक और फ्यूज बनाती हैं।"
फ्यूजन कस्टम रोटरी सिस्टम बेचता है जो प्रति घंटे 100 से 1,000 पुर्जों को इंडक्शन ब्रेज़िंग द्वारा तैयार कर सकता है। कुकेलज के अनुसार, एक ही प्रकार के पुर्जे या पुर्जों की एक विशिष्ट श्रृंखला के लिए उच्च उत्पादन संभव है। इन पुर्जों का आकार 2 से 14 वर्ग इंच तक होता है।
“प्रत्येक सिस्टम में स्टेल्रॉन कंपोनेंट्स इंक. का एक इंडेक्सर होता है जिसमें 8, 10 या 12 वर्कस्टेशन होते हैं,” कुकेलज बताते हैं। “कुछ वर्कस्टेशन का उपयोग ब्रेज़िंग के लिए किया जाता है, जबकि अन्य का उपयोग निरीक्षण के लिए, विज़न कैमरों या लेजर माप उपकरणों का उपयोग करके, या उच्च गुणवत्ता वाले ब्रेज़्ड जोड़ों को सुनिश्चित करने के लिए पुल परीक्षण करने के लिए किया जाता है।”
हॉलैंड ने बताया कि निर्माता एल्डेक की मानक ईसीओ लाइन पावर सप्लाई का उपयोग विभिन्न प्रकार के इंडक्शन ब्रेज़िंग अनुप्रयोगों के लिए करते हैं, जैसे कि रोटर और शाफ्ट को श्रिंक-फिट करना, या मोटर हाउसिंग को जोड़ना। हाल ही में, इस जनरेटर के 100 किलोवाट मॉडल का उपयोग एक बड़े पुर्जे के अनुप्रयोग में किया गया था जिसमें पनबिजली बांध जनरेटर के लिए तांबे के सर्किट रिंग को तांबे के टैप कनेक्शन से जोड़ना शामिल था।
एल्डेक पोर्टेबल मिनीमिको पावर सप्लाई भी बनाती है जिसे 10 से 25 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति रेंज के साथ कारखाने में आसानी से इधर-उधर ले जाया जा सकता है। दो साल पहले, ऑटोमोटिव हीट एक्सचेंजर ट्यूब बनाने वाली एक कंपनी ने प्रत्येक ट्यूब में रिटर्न एल्बो को इंडक्शन ब्रेज़िंग द्वारा जोड़ने के लिए मिनीमिको का उपयोग किया था। एक ही व्यक्ति ने सारी ब्रेज़िंग की और प्रत्येक ट्यूब को असेंबल करने में 30 सेकंड से भी कम समय लगा।
जिम असेंबली में वरिष्ठ संपादक हैं और उन्हें 30 वर्षों से अधिक का संपादकीय अनुभव है। असेंबली में शामिल होने से पहले, कैमिलो पीएम इंजीनियर, एसोसिएशन फॉर इक्विपमेंट इंजीनियरिंग जर्नल और मिलिंग जर्नल के संपादक थे। जिम ने डीपॉल विश्वविद्यालय से अंग्रेजी में डिग्री प्राप्त की है।
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